Kaj je izotop?

Izotopi so atomi istega elementa, ki imajo enako število protonov, vendar različno število nevtronov. Njihove atomske številke so enake, vendar so njihove masne številke različne. Masna števila so vedno označena z A, Z pa atomska števila elementov. Atomsko število simbolizira število protonov v jedru atoma in se uporablja za identifikacijo položaja elementa na periodnem sistemu. Masno število atoma je število nevtronov v njenem jedru. Izotopi elementov imajo različne fizikalne lastnosti zaradi variacije v njihovih atomskih masah. Zaradi te razlike imajo ti izotopi različne gostote, kot tudi tališča in vrelišča. Vendar imajo izotopi elementa vedno zelo podobne kemijske lastnosti. Podobnost se zgodi, ker se v kemijskih reakcijah uporabljajo samo elektroni, ne nevtroni ali protoni.

Zgodovina izotopov

Radiokemist Fredrick Soddy je prvič predlagal obstoj izotopov leta 1913 po opravljenih študijah, ki so vključevale razpad radioaktivnih verig. Med njegovimi poskusi je Soddy spoznal, da med svincem in uranom obstajajo štirideset različnih vrst, vendar je periodni sistem lahko vseboval samo 11 atomov. Po neuspelih kemijskih preizkusih, da bi ločili nekatere od teh elementov, je predlagal, da bi lahko več vrst atomov imelo enak položaj v periodnem sistemu in jih poimenovali izotopi.

Primeri izotopov

Klor vsebuje dva glavna izotopa: klor-35 in klor-37. Da bi prišli do tega zaključka, so znanstveniki odkrili, da v klorovi snovi vsebine vsakega od teh izotopov obstajajo na splošno, zato se razmerja uporabljajo za izražanje razlike v količini. Ta razmerja so koristna pri izračunavanju relativnih odstotkov in relativnih atomskih mas. Drugi primeri izotopov so ogljik (izotopi ogljik-12 in ogljik-14), kisik (kisik-16 in kisik-18) in fosfor (fosfor-31 je primarni izotop, čeprav obstajajo tudi posebne količine fosforja-32). Izotopi teh spojin veljajo za stabilne in večina jih ima le dva izotopa. Vendar pa obstaja nekaj elementov, ki imajo samo en izotop, med njimi fluor, berilij, arzen, itrij, zlato, aluminij, jod, mangan, natrij in niobij.

Čiščenje izotopov

Obstajajo tri glavna področja, na katerih se uporabljajo izotopi. Prva je ločitev izotopov. Ločevanje olajša maksimiranje lastnosti atomov, kot je zahtevano. Pri ločevanju lažjih elementov, kot sta devterij in kisik, se uporablja metoda difuzije plina. Ločevanje težkih elementov, kot je uran in plutonij, poteka z masno spektrometrijo.

Uporaba izotopov

Prva uporaba izotopov je njena uporaba pri arheologih pri datiranju ogljika. Izotopi sta dve vrsti: stabilni in radioaktivni izotopi. Stabilni izotopi vsebujejo enako kombinacijo protonov in nevtronov in kot taki se ne razpadajo. Po drugi strani pa imajo radioaktivni izotopi nestabilna jedra in s tem propadajo. Radioaktivni razpad lahko traja kar 5, 730 let, na primer ogljikov element. Arheologi uporabljajo to komponento izotopov za določanje starosti predmeta, najdenega v arheoloških izkopih.